水力学考试试题与答案doc.docx
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水力学考试试题与答案doc
水力学考试试题与答案
1、选择题:
(每小题2分)
(1)在水力学中,单位质量力是指()a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力;c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。
答案:
c
(2)在平衡液体中,质量力与等压面()a、重合;b、平行c、相交;d、正交。
答案:
d(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案:
b(4)水力学中的一维流动是指(a、恒定流动;b、均匀流动;c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
答案:
d(5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=()a、8;b、4;c、2;d、1。
答案:
b(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数?
与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于a、层流区;答案:
c(7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。
已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为a、1.54m答案:
c(8)在明渠中不可以发生的流动是(a、恒定均匀流;c、非恒定均匀流;答案:
c(9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:
b(10)底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为a、缓流;b、急流;c、临界流;答案:
b
1
)
b、紊流光滑区;
c、紊流过渡粗糙区;
d、紊流粗糙区
b、2.0m
c、2.45m)
d、3.22m
b、恒定非均匀流;d、非恒定非均匀流。
)。
a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。
(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(a、1次方答案:
d(12)渗流研究的对象是(答案:
a(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计b、毕托管b、2次方c、3/2次方
)成正比。
d、1/2次方
)的运动规律。
a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。
c、测压管
d、薄壁堰
答案:
b(14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米,λc、1米,λ答案:
d2、判断题:
(每小题2分)
(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。
答案:
错误
(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
答案:
错误(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
答案:
错误(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。
答案:
正确(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
答案:
正确(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。
答案:
错误(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。
答案:
正确(8)断面比能沿流程总是减小的。
(((((((())))))))))
=1000;=100000;
b、10米,λd、10米,λ
Q
=100;
Q=100000。
答案:
错误(9)在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。
(答案:
错误(10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。
(答案:
正确3、填空题:
(每小题2~4分)
(1)牛顿内摩擦定律适用的条件是和。
答案:
层流运动,牛顿液体
2
(2)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
kN/m2,真空度为。
答案:
2,不存在.(3)只受重力作用,静止液体中的等压面是?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。
答案:
水平面。
(4)实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
,?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。
答案:
液体存在粘滞性和边界的影响。
(5)水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h?
?
?
?
hk,弗汝德数Fr?
?
?
?
?
1。
(填写?
、?
、?
符号)答案:
?
,?
。
(6)在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越?
?
?
?
。
答案:
大。
(7)根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为?
?
?
?
?
?
?
和?
?
?
?
?
?
?
?
。
答案:
短管,长管。
(8)在水击计算中阀门关闭的时间Ts?
水击相长Tr的水击,称为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
水击,把Ts?
Tr的水击称为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
水击。
答案:
直接,间接。
(9)a2型水面曲线是发生在?
?
?
?
?
?
坡上的?
?
?
?
?
?
?
?
流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程?
?
?
?
?
?
(指增大、减小或不变)答案:
陡坡,缓流,减小。
(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的?
?
?
?
?
?
?
?
次方成正比。
答案:
3/2。
(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深hc’’?
?
?
?
?
?
?
?
ht(ht为下游河道的水深,填写?
、?
、?
符号)答案:
填写?
、?
、?
符号(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=?
?
?
?
?
?
?
?
m/s。
答案:
4m/s。
4、问答题:
(每小题3~4分)
(1)什么是理想液体?
为什么要引入理想液体的概念?
答案:
理想液体是指没有粘滞性的液体。
实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。
为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。
这是水力学重要的研究方法。
(2)“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?
为什么?
答案:
这种说法错误的。
均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。
当
3
流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。
(3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
答案:
通过尼古拉兹实验可以发现:
在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re);过渡区λ?
?
=f2(Re,);粗糙区λ=f3(),紊流粗糙区又称为阻力平方区。
R
R
(4)为什么舍齐公式v?
CRi只适用于阻力平方区?
答案:
舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。
(5)流动相似的含义是什么?
答案:
流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。
其中几何相似是前提,动力相似是保证,才能实现流动相似。
(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
答案:
均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。
所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
(7)分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?
答案:
急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。
(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?
答案:
达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJ。
5、作图题:
(1)定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。
(5分)
v0>0
测压管水头线
总水头线
v0>0
解:
4
(2)定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线,并注明曲线名称及流态。
(各渠段均充分长,各段糙率相同)
K
(5分)
i1<iK
i2<iK
K
i3>iK
解:
N1K
缓流
a1
N1
缓流
b1
N3b2
急流
i1<iK
i2<iK
i3>iK
KN3
6、计算题:
(1)图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为A=0.64m2,长l=50m,两个30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为δ1=0.2,δ2=0.5,δ3=1.0,沿程水力摩擦系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。
求通过的流量Q?
(10分)
解:
按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程lv2(5分)H?
hw?
(?
?
?
?
)4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR?
?
0.2m,?
?
?
0.2?
2?
0.5?
1.0?
1.9
?
将参数代入上式计算,可以求解得到
?
v?
4.16m/s,Q?
vA?
2.662m3/s
即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。
5
(5分)
(2)从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。
橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。
水头H=5.5m。
由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。
用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N?
cm2。
如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。
(15分)
解:
以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程2vH?
0?
0?
0?
0?
2?
0.5(5分)2g求得喷嘴出口流速和流量为
v2?
2g?
5?
9.9ms
3
mQ?
v2A2?
0.000314
s
(1.5分)
橡胶管道内的流速为Qv3?
?
0.70m6sA3
(1分)
对于喷嘴建立x方向的动量方程
p3A3?
R?
?
?
Q(v2x?
v3x)R?
p3A3?
?
Q(v2?
v3)?
187.79N
水流对喷嘴冲击力为R?
?
?
R即为手握喷嘴所需之力。
(3)有一梯形渠道,底宽底坡i=0.001。
如流动在紊流粗糙区,求通过的流量Q。
解:
计算渠道断面水力要素,过流断面面积
A?
bh?
mh2?
39m2
(6.5分)(1分)(9分)
b=10m,水深h=3m,边坡为1:
1,糙率n=0.014,
(1.5分)
6
湿周水力半径舍齐系数通过的流量
x?
b?
21?
m2h?
18.49m
R?
A?
2.11mx111C?
R6?
80.90m2/snQ=AC(Ri)0.5=144.93m3/s
(1.5分)(1分)(2分)(3分)
(4)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。
已知渠宽B=18m,流量Q=265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m,当坝下游水深ht=4.7m时,问:
1)坝下游是否发生水跃?
2)如发生水跃,属于何种形式的水跃?
3)是否需要修建消能工?
若需要修建消能工,估算消力池深。
解:
1)计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态,q=Q/B=265/18=14.72m3/sm(12分)(4分)(4分)(4分)
hk?
3
?
q2
14.722?
?
2.81mg9.8
3
因为收缩断面水深
hc=1.1m<hk为急流,下游水深ht=4.7m?
hk为缓流,
所以溢流坝下游必定发生水跃。
2)计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc"hcq2(1?
8?
1)"3hc=2ghc
1.114.722?
(1?
8?
?
1)=5.81m=29.8?
1.13
因为hc"?
ht,该水跃为远驱水跃。
3)溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池。
估算消力池深d,取水跃淹没系数?
j=1.05则池深约为d=?
jhc"-ht=1.05×5.81–4.7=1.40m
一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×)1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
(√)
7
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。
(×)
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当Fr>1为急流。
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
6、达西定律适用于所有的渗流。
7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。
13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
水深不等。
15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
21、缓坡上可以出现均匀的急流。
22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。
24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
25、水深相同的静止水面一定是等压面。
26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
28、陡坡上可以出现均匀的缓流。
29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
30、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。
31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。
32、静水压强的大小与受压面的方位无关。
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。
8
?
×?
(√)(×)(×)(×)(√)(√)(√)(×)?
√?
(√)(×)
14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等,但底坡不同,因此它们的正常(√)(√)?
×?
(√)(×)(√)?
×?
(√)(√)(√)(√)(×)?
√?
(×)(√)(×)(×)(√)(×)
34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。
35、平坡渠道中不可能发生均匀流。
36、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。
37、水跃只能发生于平底明渠中。
二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、作用水头相同时,孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量
(1)大;
(2)小;(3)相同;(4)无法确定。
2、根据静水压强的特性,静止液体中同一点各方向的压强
(×)(√)(√)(×)
(2)
(1)
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等;(4)铅直方向数值最大。
3、已知水流的沿程水力摩擦系数?
只与边界粗糙度有关,可判断该水流属于(4)?
1?
?
3?
层流区;紊流过渡粗糙区;
2
?
2?
?
4?
紊流光滑区紊流粗糙区
;。
(2)
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m,则该点的相对压强为
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2(3)5kN/m2(4)10kN/m25、紊流的断面流速分布规律符合?
1?
对数分布;?
2?
直线分布;?
3?
抛物线分布;?
4?
椭圆分布。
(1)
6、长管的总水头线与测压管水头线
(1)相重合;(3)相平行,呈阶梯状;7、渗流的达西公式只能适用于
(1)恒定均匀层流
(2)恒定均匀紊流?
1?
?
3?
层流区;紊流过渡粗糙区;?
2?
?
2?
?
4?
(3)恒定均匀流;(4)非恒定流。
紊流光滑区紊流粗糙区?
3?
2次方;;。
?
4?
1次方
(2)相平行,呈直线;(4)以上答案都不对。
(1)
(1)
8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关,即可判断该液流属(3)
9、堰流的流量与堰顶水头的?
2?
成正比。
?
1?
1/2次;(3)
(1)ht=hc02
(1)100;
(2)ht>hc02
(2)10;
2
3/2次方;
。
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深hc0的跃后水深为hc02,形成远离水跃衔接的条件是(3)ht<hc02(3)20;(4)无法确定
(2)(4)50。
11、按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100,则流速比尺为
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m,则该点的相对压强为(4)2222
(1)1kN/m
(2)2kN/m(3)8kN/m(4)10kN/m13、静止液体中同一点沿各方向上的压强
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等。
(2)14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于
(1)
9
?
1?
1;15、水泵的扬程是指
?
2?
2;
?
3?
3;
?
4?
4。
(2)
(1)水泵提水高度;
(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失;
(3)水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成?
1?
一次方关系;?
2?
二次方关系;
(2)?
3?
1.75~2.0次方关系。
(3)(3)正交。
?
3?
17、在平衡液体中,质量力与等压面
(1)重合;
(2)平行;
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数?
1?
?
3?
急流和缓流;?
2?
均匀流和非均匀流;层流和紊流;?
4?
恒定流和非恒定流。
19、闸孔出流的流量与闸前水头?
3?
成正比?
1?
1次方20、共轭水深是指
(1)水跃的跃前水深与跃后水深(3)均匀流水深
(2)溢流坝下游水流收缩断面水深(4)临界水深
(2);?
2?
2次方;?
3?
0.5次方。
(1)
21、图示容器中有两种液体,密度?
2>?
1,则A、B两测压管中的液面必为
(1)B管高于A管;
(2)A管高于B管;(3)AB两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合?
1?
?
3?
对数分布抛物线分布;;?
2?
?
4?
椭圆分布直线分布;。
(1)
23平底棱柱形明渠发生水跃,其水跃函数J(h1)与J(h2)的关系是?
1?
J(h1)=J(h2)?
2?
J(h1)>J(h2)?
3?
J(h1)<J(h2)
(1)
24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示,其底部压强分别为pa和pb。
若两容器内水深相等,则pa和pb的关系为
(1)pa>pb
(2)pa<pb(3)pa=pb
(1)(4)无法确定
10
25、层流断面流速分布规律符合?
1?
?
3?
对数分布抛物线分布;;?
2?
直线分布?
4?
椭圆分布;。
(3)
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数?
1?
?
3?
急流和缓流;?
2?
均匀流和非均匀流;层流和紊流;?
4?
恒定流和非恒定流。
(1)
27、紊流中粘滞底层厚度?
比绝对粗糙高度?
大得多的壁面称为
(1)光滑面?
2?
过渡粗糙面(3)粗糙面
(1)
(4)以上答案均不对
三、填空题(在空格中填写正确答案)1、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。
2、明渠的断面和流量不变时,水跃的跃前水深越大,则跃后水深越小。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4.测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。
5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、计算明渠均匀流的公式是Q?
ACRi。
长管和短管。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为
(1)直接水击和
(2)间接水击。
10、底流式消力池中产生的水跃,要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中,几何比尺为64,则流速比尺为8。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性,外因是边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到缓流的局部水力现象;当流量一定,跃前水深增大时,则跃后水深是减小。
16、三种液体盛有容器中,如图所示的四条水平面,其中为等压面的是B—B
11
四、问答题1..什么是液体的可压缩性?
什么情况下需要考虑液体的可压缩性?
解:
可压缩性是:
当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。
液体可压缩性一般情况下可以不必考虑,但是当外界压强变化较大,如发生水击现象时必须予以考虑。
2.有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?
为什么?
解:
这种说法是错误的,均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言,即运动要素沿流程不变,而恒定流是相对于时间而言,即运动要素不随时间而变。
两者判别标准不同。
3.什么是相对压强和绝对压强?
4。
写出水力半径R的表达式。
5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。
6、明渠的底坡可以分为哪些类型?
7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态?
8、根据边界条件的不同,水头损失可以分为哪两类?
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。
10明渠均匀流产生的条件是什么?
五、作图题(在题图上绘出正确答案)1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。
(各渠段均充分长,各段糙率相同)(5分)
i.1>iki2<ik
12
2、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。
v0=0
总水头线测压管水头线
v0=0
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。
(各渠段均充分长,各段糙率相同,末端有一跌坎)(5分)
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